非正常情况下地铁行车组织

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湖南铁路科技职业技术学院

毕业论文(设计)

题 目 非正常情况下地铁行车组织 学 生 姓 名 朱 北 海 指 导 教 师 程 钢 系 部 运 输 管 理 系 专 业 班 级 运 营 管 理 306-3 班

摘 要

城市轨道交通具有快速、便捷、运量大、污染小的特点,已经成为缓解城市交通矛盾的主要运输方式。非正常情况下行车组织是相对于正常情况行车组织而言的,主要是指由于设备故障、火灾、大客流、列车晚点或运行秩序紊乱等原因不能继续采用正常情况下行车组织方法组织轨道交通行车。城市轨道交通由于采用较先进的设备,自动化程度较高,正常情况时行车组织作业主要是利用先进设备监控列车运行。然而越先进的设备,由于平时很少遇到故障情况,一旦出现故障,则越考验各级行车人员的事故处理能力及应变能力。因此为加强员工对非正常情况下的处理能力,城市轨道交通系统非常重视非正常情况下事故演练。本论文深入浅出地介绍城市轨道交通系统非正常情况下(信号设备故障、道岔故障、火灾)行车组织的基本方法。并提出基于MAs的运行调整方法,MAs依靠系统内的Agent之间的相互协调、合作最终做出决策,具有自主性、分布性、协调性,并具有组织能力、学习能力和推理能力。最后又结合了广州地铁二号线的列车晚点情况分析调整策略。作为城市轨道交通行业行车工作人员应加强非正常情况下的行车组织工作能力,以防在特殊情况下能够有条不紊地指挥行车工作,从而尽量减少生命、财产损失,提高地铁的整体运营效益。

关键字:地铁;非正常情况;行车组织;晚点;ATS故障

I

ABSTRACT

UMT(urban rail transit) has already become the main transportation way on releasing urban traffic pressure for its advantages like high speed, convenience,large-volume and less pollution. Abnormal circumstances driving organization is relative to the normal operational Mainly refers to the equipment failure, fire, due to the large passenger flow, the train operation order or by such reason cannot continue normally traffic organization organization rail transit. Urban rail transit due to the advanced equipment, high degree of automation, normal operation when driving organization is the main advanced equipment monitoring train operation. However, due to the advanced equipment fault, seldom met once the test, at fault accident driving personnel and adaptability. So in order to strengthen the abnormal situation of employees to handle ability, the urban rail transit system attaches great importance to the abnormal situation accident drill. This paper introduces method of urban rail transit system in abnormal cases (signal equipment, rail failure, fire) driving the basic methods of organization. and puts forward the basic method based on the operation for MAS adjusting method. MAs rely on system of the interaction between the Agent and final decisions, cooperation and coordination, autonomy,and has the ability of organization, learning ability and the ability to reason. Then combining on the train of guangzhou metro line 2.As the urban rail transit industry driving staff should strengthen the abnormal situation of traffic organization ability, Case in special circumstances to work methodically command vehicle, Thus to minimize the loss of life and property, and to improve the Subway operational efficiency.

KEY WORDS:Subway; Abnormal condition; Traffic Organization Late,;ATS fault

II

目录

第1章 绪论 ........................................................................................................................................... 1

1.1 研究背景 ................................................................................................................................... 1

1.1.1 世界城市轨道交通概况 ............................................................................................. 1 1.1.2 我国城市轨道交通概况 ............................................................................................... 2 1.2研究论题的提出 ........................................................................................................................ 3 第2章 行车组织工作 ........................................................................................................................... 4

2.1城市轨道交通行车组织指挥体系 ............................................................................................ 4 2.2列车运行调整方法 .................................................................................................................... 4 2.3调度命令 .................................................................................................................................... 5

2.3.1 调度命令的发布 ........................................................................................................... 6 2.3.2 常用行车调度命令格式 ............................................................................................... 6 2.3.3调度命令的传达 .......................................................................................................... 10 2.4城市轨道交通系统接发列车标准 .......................................................................................... 10 第3章 非正常情况下行车组织 ......................................................................................................... 15

3.1信号设备故障 .......................................................................................................................... 15

3.1.1 ATS设备发生故障 ...................................................................................................... 15 3.1.2 ATP设备发生故障 ...................................................................................................... 16 3.1.3 ATO子系统发生故障 .................................................................................................. 17 3.1.4 当信号联锁系统发生故障时的行车组织方法 ......................................................... 17 3.1.5 列车驾驶模式及模式转换 ......................................................................................... 20 3.2 道岔故障 ................................................................................................................................. 24

3.2.1道岔故障分类 .............................................................................................................. 24 3.2.2 道岔故障时的行车组织办法 ..................................................................................... 24 3.3 火灾 ....................................................................................................................................... 25

3.3.1 地下车站火灾 ............................................................................................................. 25 3.3.2 列车火灾 ..................................................................................................................... 26 3.3.3区间隧道火灾列车运行组织模式 .............................................................................. 26

第4章 基于MAS的列车运行调整模型 ............................................................................................. 28

4.1调整策略 .................................................................................................................................. 28 4.2局部调整策略与局部调整的Agent协作 .............................................................................. 29

4.2.1 局部调整策略 ............................................................................................................. 29 4.2.2局部调整的Agent协作 .............................................................................................. 30 4.3.全局调整策略与全局调整的Agent协作 ............................................................................. 32

4.3.1全局调整策略 .............................................................................................................. 32 4.3.2全局调整的Agent协作 .............................................................................................. 34

第5章 实例分析 ................................................................................................................................. 36

5.1 列车正点率对城市轨道交通的影响 ..................................................................................... 36 5.2 列车晚点调整方法 ................................................................................................................. 37 5.3 站间电话联系法的行车组织 ................................................................................................. 37

5.3.1 站间电话联系法 ......................................................................................................... 37 5.3.2 SICAS 故障时的实例分析 ....................................................................................... 38 5.3.3 路票作为电话联系法行车凭证的弊端 ..................................................................... 40 5.3.4 RM模式下提高运行速度的建议 .............................................................................. 40 5.3.5 仿真测算 ..................................................................................................................... 41

第6章 结论 ......................................................................................................................................... 44

6.1 应急处置问题分析 ................................................................................................................. 44

6.1.1处置盲目,不够合理 .................................................................................................... 44

III

6.1.2 信息沟通不畅 ............................................................................................................. 45 6.1.3缺乏整体观念 .............................................................................................................. 45 6.1.4 决策不够果断 ............................................................................................................. 46 6.1.5缺乏对事件影响的预判力 .......................................................................................... 46 6.1.6分工不够明确 .............................................................................................................. 46 6.1.7作业不够规范 .............................................................................................................. 46 6.2 建议与对策 ............................................................................................................................. 46

6.2.1 增强服务意识,做好前期处置 ................................................................................... 46 6.2.2加强业务学习,提高演练效果 .................................................................................... 47 6.2.3培养整体观念,熟悉作业流程 .................................................................................... 47 6.2.4 注重细节问题,养成良好作风 ................................................................................... 47 6.2.5重视岗位培训,提供人才保障 .................................................................................... 47 6.3 结语 ......................................................................................................................................... 47 致谢 ........................................................................................................................................................ 48 参考文献................................................................................................................................................. 49

IV

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 世界城市轨道交通概况

城市轨道交通具有快捷、安全、准时、容量大、能耗低、污染轻的特点;并且,它由于与地面交通流隔离而具有较好的缓解交通拥挤的效果,又具有良好的可持续发展特性,近年来被世界各国公认为城市交通的发展方向。

1863年,世界上第一条用蒸汽机车牵引的地下铁道线路在英国伦敦建成通车,至今已有140多年的历史。世界第一条地下铁道的诞生,为人口密集的大都市如何发展公共交通取得了宝贵的经验;特别是到1879年电力驱动机车的研究成功,使地下客运环境和服务条件得到了空前的改善,地铁建设显示出强大的生命力。从此以后,地铁就成为了城市轨道交通的主要形式。

受伦敦成功建设地下铁道的影响,美国纽约也于1867年建成了第一条地铁。随着纽约城市规模的扩大,城市人口不断增加,到1900年市区人口已有185万人,地铁建设已在不间断地发展。现在纽约已发展成为世界上地铁线路最多、里程最长的一座城市,年客运总量已突破10亿人次。

法国巴黎地铁比英国要晚37年。为举办“凡尔赛展览会”而修建的巴黎第一条地下铁道从巴士底通往马约门,全长约10km,是巴黎地铁网络的不断发展基础。

工业革命后,随着城市的发展,城市轨道作为一种新型的交通工具,逐步走上了历史的舞台。它的不断发展进步,反过来加速了城市化的进程,使现代城市的社会、经济功能日益加强。在过去的20年里,城市轨道交通得到了空前的发展,许多城市的轨道交通系统趋向成熟,解决了大量的技术、设备、资金和管理难题。据不完全统计,现在已有不少于200座城市正在积极地从事各种轨道交通的规划和修建工作,规划的线路总长度达7000余km。

以温哥华为例:该市人口已由20世纪60年代的80万骤增至近200万,预计到2010年将达到300万。人口的急增使其现有交通系统处于超负荷运转状态。因此该市自80年代中期起,就把解决公共交通的注意力转向了城市轨道交通。1986年开通了地铁线路21.4km,随后又在1989年和1994年2次延伸地铁线路,使其达到了28.9km。同时还大力发展轻轨铁路,制订了10年和25年规划,拟在10年内投资20亿加元,修建33km轻轨铁路;25年规划则包括修建南北走向的16.1km轻轨铁路线

[1]

美国是汽车的王国,城市交通问题一直是它面临的难题。经过了由轨道交通经公共交通到小汽车的曲折历程,现又有重返轨道交通的趋势。二战后,美国几乎拆

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除了所有的轨道线路。经过20世纪70-80年代汽车工业的飞速发展,私人汽车急剧增加,导致城市环境日益恶化。另一方面,新建的高速公路网也割裂了城市,使其经济、政治中心的作用不但没有加强,反而有所削弱。正是由于以上原因,如今美国许多城市转而探索新的交通政策和解决办法,其中最重要的措施就是恢复和发展城市轨道交通。

1.1.2 我国城市轨道交通概况

综观我国城市轨道交通建设史,从1965年北京地铁一期工程开工,到目前全国十多个城市多条城市轨道交通的建设与运营。风雨40年,已开通城市轨道交通的有北京、上海、天津、广州、武汉、深圳、重庆、大连、长春等,除北京地铁1号线和环线近40km外,其余都是20世纪90年代后修建的。进入新世纪以来,发展态势更为迅猛,全国48个百万人口以上的大城市中已有30多个城市开展了城市轨道交通的前期工作。

随着我国城市化和机动化进程的加快,交通拥堵问题己成为当前我国各大城市发展的“瓶颈”。如不能有效地解决城市交通问题,将严重影响大城市的可持续发展。但是,解决大城市交通问题要有前瞻性,要结合我国国情以及各大城市自身特点来确定大城市交通的发展战略

[2]

我国是缺油大国,每年要进口数千万吨石油,是石油进口量增长最快的国家之一;我国城市土地资源有限,可用于道路交通的土地愈来愈紧缺,交通供需矛盾加剧;城市人口向大城市、特大城市聚集势不可挡,据预测每年将有1600多万农村人口流入城市,城市交通需求还将以更快的速度增长。随着人民生活水平的提高,对交通工具的速度、准点率、舒适度等提出更高的要求,尤其在保证交通安全和可靠性,以及对城市空气质量和环境的要求更高。城市交通发展的决策一定要适应现代化城市可持续发展的要求。世界各大城市轨道交通发展的实践证明,在城市中心区采用地下铁道形式(以下简称地铁),是解决城市交通的根本措施,它具有能耗低、污染少、占用城市地面空间少、运量大、速度快、准点、舒适、安全、可靠性高等优点,是大城市中、长运距并与公路完全隔离的街外交通工具。它不占用街面用地,不消耗石油资源,不与地面机动车争道路,与地面公交、自行车等短距离交通工具有机结合,将为乘客提供最方便快捷的公共交通模式。在我国,北京、上海、广州、深圳等城市经过近十年的发展,都已建成几百公里的城市轨道交通线路,并投入运营,已初步显示了快速、大运量等一系列优越性,对疏解城市交通拥堵,带动沿线土地开发利用和促进大城市的各相关领域的发展起到明显促进作用。目前我国48座百万人口以上的特大城市中,已有30多座城市开展了城市快速轨道交通的建设或建设前期工作。初步预测到2010年,我国新建城市轨道交通线路将达到1000km以上。例

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如,北京市在2008年已有242.2 km城市轨道交通线路投入运营,每年新建不少于40 km。上海市到2010年将建设406 km,每年要建成40-50 km;广州到2010年每年要建成200 km以上的轨道交通线路等,城市快速轨道交通的建设高潮正在到来。

1.2研究论题的提出

轨道交通系统作为现代化城市的重要基础设施,是为了最大限度的满足市民的出行需要,迅速、舒适、安全、便利的在城市范围内运送旅客。

由于城轨具有站间距离小,高密度,不间断运营等特点,其运行间隔小(通常为2—3分钟),停站时间短(计量单位通常是以秒计)。一旦出现列车晚点,尤其在高峰运行时分,必然会对列车的整体运行造成很大的影响。同时,为了减小晚点或事故对城市轨道交通系统造成的影响,需要城市轨道交通运输组织人员在发现列车晚点或事故后,应能够立即对城市轨道交通系统进行调整和处理。然而由于城市轨道交通系统除端点车站和换乘站设有配线外,中间车站一般没有侧线,无法办理会让和越行,列车之间追踪间隔小,因此相对于城市铁路运输系统来说,城市轨道交通系统的列车运行调整和事故处理难度大

[3]

非正常情况下行车组织是相对于正常情况行车组织而言的,主要是由于设备故障、火灾、大客流或运行秩序紊乱等原因不能继续采用正常情况下行车组织方法组织轨道交通行车。城市轨道交通由于采用较先进的设备,自动化程度较高,正常情况时行车组织作业主要是利用先进设备监控列车运行。然而越先进的设备,由于平时很少遇到故障情况,一旦出现故障,则越考验各级行车人员的事故处理能力及应变能力。因此为加强员工对非正常情况下的处理能力,城市轨道交通系统非常重视非正常情况下事故演练。

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第2章 行车组织工作

2.1城市轨道交通行车组织指挥体系

城市轨道交通行车组织必须坚持安全生产的方针,贯彻高度集中、统一指挥、逐级负责的原则。一般的城市轨道交通系统行车组织指挥体系如图2.1所示

图2.1 城市轨道交通行车组织指挥体系 [4]

值班站长 控制中心 值班主任 行调 车辆段控制中心(DCC)车辆段调度员 车辆段信号楼车辆段值班员 派班员 值班员 站务员 车长期 工程车司机 调车员 调车司机 客车司机 2.2列车运行调整方法

列车正点始发是保证列车正点运行和实现列车运行图的基础。对始发列车,行调应在列车出库、列车折返交路和客流情况等方面进行具体掌握和组织,保证正点发车。列车运行晚点时,行调应根据列车运行的实际情况,按规定的列车等级顺序进行调整,对同一等级的旅客列车可根据列车的接续车次和乘客的多少等情况进行调整,尽可能在最短时间内使列车恢复按图运行

4

[5]

调度实践证明,调度指挥的主要困难在于发生列车运行秩序混乱。这时需要在

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短时间内根据变化了的情况,选择出在区段内放行列车的最优决策,同时在区段通过能力使用紧张和高速行车的条件下,选择和实现放行列车的决策常常在时间非常紧迫的情况下进行,因此列车调度员必须掌握列车运行调整的基本方法,进行专业训练。

一般地,列车运行调整的主要方法不外乎组织列车始发正点和组织列车运行正点两大方法。具体调整方法如下:

1、始发站提前或推迟发出列车。

2、组织列车赶点,即根据车辆的技术性能、司机操作水平和线路允许速度,组织列车加速运行,恢复正点。

3、压缩中间站停站时间,即通过组织车站快速作业,压缩停站时间。 4、组织列车不停车通过某些车站。

列车不停车通过可分为载客通过和列车放空通过两种情况。应严格控制列车载客通过车站,仅因车辆、设备故障、事故或车站因乘客滞留造成人多拥挤等原因引起运行秩序紊乱,或特殊需要,方准列车载客通过车站,末班车不能载客通过车站。在组织列车通过车站时,行调应提前下达命令。司机和车站有关人员应对乘客做好宣传解释工作,以防乘客恐慌。车站应维持秩序,严密组织好乘客乘降,确保乘客安全

[6]

5、变更列车运行交路:组织列车在有条件的中间站折返。

6、组织列车反方向运行。在双线线路上,如一个方向列车密度较大,另一个方向列车密度较小,为恢复正点运行,可利用有道岔的车站的渡线,将列车转到列车密度较小的线路上反方向运行。

7、扣车。当一条线路的列车由于车辆、设备故障或其他原因不能正常运行,造成换乘站站台上乘客拥挤时,行调可采取扣车措施,即将另一条线路的列车扣在换乘站附近的各个车站,以缓解换乘站的压力。扣车时间一般应控制在10分钟内,如果堵塞线路的列车在短时间内不能恢复正常运行,可组织扣下的列车在换乘站通过。

8、调整列车运行行车间隔。当换乘站由于客流剧增造成作业困难时,行调可根据列车的运行情况,适当调整列车运行时间间隔,尽量避免各线列车同时到达换乘站。

9、抽线停运列车。

行调调整列车运行,可根据列车运行的实际情况进行选择,也可将上述列车运行调整方法综合使用。

2.3调度命令

调度命令是行车调度员在调度指挥工作中对行车有关人员发出的要求其配合完

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成某些行动的指令。调度命令是轨道交通运输工作实行集中领导、统一指挥的具体体现和保证之一。

2.3.1 调度命令的发布

行车调度员是一个调度区段(一条运行线)行车工作的统一指挥者,行车工作必须严格执行单一指挥的原则。凡指挥列车运行的命令和口头指示,只有由列车调度员发布,有关行车人员必须坚决执行,不得违反。列车调度员发布调度命令时就严格按《技术管理规程》、《调度规则》等规章办理,按《运营时刻表》指挥行车。

调度命令在发布前应详细了解现场情况,听取有关人员意见。对现场作业情况及线路、车辆等有关设备和人员情况应了解清楚。发生事故时就特别注意事故列车的停留位置、区间双线是否影响邻线。发布调度命令时,必须先拟后发,不得边拟边发。发布调度命令应按“一拟、二签、三发布、四复诵核对、五下达命令号码和时间”的程序办理。命令应一事一令,不得一令多用和用口头指示代替书面命令。

1、城市轨道交通运营企业须发布口头调度命令的情况(2)客车推进运行、退行,工程车退行; (3)停站客车临时变通过; (4)改变列车驾驶模式。 2、须发布书面调度命令的情况 (1)封锁(或开通)区间; (2)线路限速(或取消); (3)采用或停止站间电话闭塞法; (4)行调认为有必要记录的命令。

调度命令根据不同的调度种类使用不同的调度命令号码。

2.3.2 常用行车调度命令格式

为使行车调度命令发布规范化、用语标准化,调度命令内容更加准确、简练、清晰、完整,从而提高工作效率,确保生产安全,各轨道交通企业均对常用的行车调度命令格式和用语进行统一规定,目的是强化发布调度命令的标准化作业,保证行车安全。在铁路,铁道部根据《铁路技术管理规程》和《铁路运输调度工作规则》对常用的行车调度命令格式和用语进行了统一规定。我国轨道交通行车目前还没有统一的《技术管理规程》和《调度工作规则》,随着轨道交通事业在我国的蓬勃发展,全国城市轨道交通相应的《技术管理规程》、《调度工作规则》及《行车组织规则》

6

[7]

(1)临时加开或停开列车(包括客车、工程车及救援列车);

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等重要规章会逐步进行统一颁布。

为使行车调度命令格式化,借鉴国铁,以国内部分城市轨道交通系统为例,常用的调度命令格式规定如下(不用的字句划销)所述。

1、救援命令

(1)救援列车加开命令格式,见表2.2

表2.2 救援列车加开命令格式

××站—××站(车辆段信号

,××站(车辆段)受令处所 楼、派班室)

交××次司机

日期

命令号码

行调代号

发令时间

××× ××× ××× ×××

①因××次在××站上/下行线(××站~××站上或下行线××km+××m)故障请求救援,准××站(车辆段)~××站上/下行线加开××次到××站上/下行线(××站~××站上或下行线××km+××m)担任救援工作,连接××××次

命令内容

后,推送到××线(车辆段)[或返程××站~××站上/下行线开××次到××线(车辆段)]。

②××次由××××次担任,在××站清客担任救援 ③注意防护信号和安全

④××次到××站上/下行站台待令

(2)封锁命令的格式,见表2.3

表2.3 封锁命令的格式

受令

××站—××站,××站交××次司

日期

命令号码

××× ××× ×××

命令

①自发令时起,××站至××站上/下行正线线路封锁

×××

行调代号 发令时间

处所 机

内容 ②准××次进入该封锁线路进行救援工作

(3)解封命令的格式,见表2.4

表2.4 解封命令的格式

受令处××站~××站,××站交日期 所

××次司机

命令号码 行调代号 发令时间

×××

×××

××× ×××

命令内自发令时起,前发×××号令取消,××站至××站上/下行正线线路开通 容

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2、限速命令的格式,见表2.5

表2.5 限速命令的格式

受令处车辆段派班室、车辆段调度、日期 所

××站—××站,车辆段派站交××××次司机)

命令号行调代发令时间 码

班室交各次列车司机(××××× ××× ××× ×××

命令内①根据×××的要求,自发令时起至另有通知时止,××站至××站上/下容

行线(××km+××m~××km+××m,轨道区段×××),限速××km/h ②各次列车司机加强瞭望,注意安全,出现问题及时采取措施,及时与行调联系

3、消限命令的格式,见表2.6

表2.6 消限命令的格式

受令处车辆段派班室、车辆段调度、日期 所

××站~×××站,车辆段派班室交各次列车司机

命令号行调代发令时间 码

××× ××× ××× ×××

命令内自发令时起,前发×××号令取消,××站至××站上/下行线容

4、采用站间电话联系法的格式,见表2.7

表2.7 采用站间电话联系法的格式

(××km+××m~××km+××m,轨道区段×××)限速取消,恢复正常速度运行

受令处××站~××站,××站交日期 所

××××次司机

命令号行调代发令时间 码

××× ××× ××× ×××

命令内因××站联锁设备故障,自发令时起,××站至××站上/下行正线实行站容

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间电话联系法组织行车

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5、停止使用站间电话联系法的格式,见表2.8

表2.8 停止使用站间电话联系法的格式

受令处××站~××站,××站交日期 所

××××次司机

命令号行调代发令时间 码

××× ××× ××× ×××

命令内自发令时,前发×××号令取消,××站至××站恢复正常信号行车 容

6、开行调试列车的格式

(1)信号系统正常的调试命令格式,见表2.9

表2.9 信号系统正常的调试命令格式

受令处车辆段信号楼、派班室、××日期 所

车站,车辆段派班室(××站)交××××次司机

命令号行调代发布时间 码

××× ××× ××× ×××

命令内①因××调试需要,准车辆段至(××站)至××站上/下正线加开××××容

次,××站至××站上/下行线加开××××/××××次、××××/××××次、--------,××站至××站(至车辆段)加开××××次

②各次列车按信号显示及调试负责人的指示动车 ③××××次到××站上/下行站台待令

(2)信号系统不正常的调试命令格式,见表2.10

表2.10 信号系统不正常的调试命令格式

受令处××站~××站,××站交日期 所

××××次司机

命令号行调代发令时间 码

××× ××× ××× ×××

命令内①自发令时起,××站至××站上/下行正线线路封锁 容

②准××××次进该封锁线路并往返调试 ③××××次作业完毕到××站上/下行站台待命

注:车次按调试时刻表进行。若无时刻表,封锁线路的调试,上、下行各给一个车次;不封锁线路的调试,先联络负责人,确定跑几个往返后编定车次。

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7、调车命令的格式,见表2.11

表2.11 调车命令的格式

受令处车辆段信号楼(××站)~日期 所

××站,车辆段(××站)交××××次司机

命令号行调代发布时间 码

××× ××× ××× ×××

命令内①自发令时起,准××××次占用××站至××站上/下行正线进行调车容

作业

②加强瞭望,注意安全

2.3.3调度命令的传达

行调发布时,在车辆段由派班员负责传达,在正线由车站值班站长(行车值班员)负责传达,传达给司机或其他有关人员的书面命令应盖有车站(车辆段)行车专用章

[8]

同时向几个单位或部门发布调度命令时,为确保命令的传达准确无误,行调应指定其中一人复诵其口头命令内容,其他人核对,确保无误。书面调度命令须填写《调度命令登记簿》。

行调应掌握工程车的运行,了解装卸车作业进度,检查工程车进出工程领域的情况,确保安全。

2.4城市轨道交通系统接发列车标准

目前,我国尚无统一的城市轨道交通系统接发列车标准。铁路接发列车作业标准也经历了漫长的演变,目前铁路接发列车作业标准采用TB/T1503~1506—2003。下面以国内部分轨道交通系统为例说明城市轨道交通系统接发列车标准的基本内容

[9]

1、中央信号联锁故障,联锁站联锁设备良好的接发列车作业程序

中央信号联锁故障,联锁站联锁设备良好,需人工在微机联锁区域操作员工作

站上(简称LOW工作站)排列进路,列车在ATP保护下以ATO或SM模式驾驶运行,此时联锁站需办理接发列车作业。

(1)联锁站接车作业程序见表2.12所示。

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RM模式即ATP限制允许速度的人工驾驶模式,这是一种受约束的人工驾驶的人工操作,必须“谨慎运行”。在这种模式下,列车由司机根据轨旁信号驾驶,ATP仅监督允许的最大限速值。

该运行模式在下列情况下使用:

①列车在车辆段范围内(非ATC控制区域)运行时;

②正线运行中联锁设备或轨道电路或ATP轨旁设备或ATP列车天线或地对车通信发生故障时;

③列车紧急制动以后。

此时,车载ATP将给出一个最高25/h的限制速度。

在RM模式下,列车由司机人工驾驶,没有轨道编码的参与,不要求强制使用地面编码。此时ATO退出控制;由司机负责列车运行安全,并监督列车所要通过的轨道、道岔和信号的状态,如有必要,对列车进行制动;列车行驶速度很低,例如不得超过25km/h;一旦超过,ATP系统就会实施紧急制动。

(4)非限制人工驾驶模式(关断模式、URM模式)

关断模式是不受限制的人工驾驶(无ATP监督)模式,用于车载ATP设备故障以及车载设备测试情况下完全关断时的列车驾驶,列车是由司机根据轨旁信号和调度员的口头指令驾驶的,没有速度监督。ATP的紧急制动输出被车辆控制系统切断,司机必须保证列车运行不超过限制速度(最高25km/h),并监督列车所要通过的轨道、道岔和信号的状态,必要时采取措施,对列车进行制动。

在关断模式下,列车由司机人工驾驶,没有ATP保护措施;使用这种模式必须进行登记,此时列车运行安全完全由司机负责;ATO退出控制。

(5)自动折返驾驶模式(AR模式)

列车在站端(没有折返轨道的终端)调转行车方向或使用折返轨道进行操作,就要求能进入自动折返驾驶模式。

为使自动折返操作具有高度的灵活性,自动折返模式下有几种:ATO自动运行折返模式;ATO无人自动折返模式;ATO监督人工驾驶折返模式。

折返命令是由ATS中心根据需要生成并传输至列车,或由设计固定的ATP区域(如终端站)的轨旁单元发出。ATP车载设备通过接收轨旁报文而自动启动AR模式,并通过驾驶室显示设备指示给司机,司机必须按压“AR”按钮确认折返作业。是否折返,使用折返轨道折返,由无人驾驶执行,还是由司机执行,这些完全由司机决定。

采用无人折返或有司机折返取决于司机采取的不同折返模式。

若采用ATO自动运行折返模式,在司机按压ATO启动按钮后,列车自动驶入折返轨,并改变车头和轨道电路发送方向;在折返轨至发车站台的进路排列完成后,再次按压ATO启动按钮,列车自动驶入发车站台,并精确地停在发车站台。

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若采用ATO无人自动折返模式,在司机下车后按压站台上的无人折返按钮,列车在无司机的情况下,自动完成启动列车驶入折返轨,改变车头驶入发车站台,并精确地停在发车站台。

若采用ATP监督人工驾驶折返模式,在人工驾驶过程中ATP将对列车速度、停车位置进行监督,并在列车驶入折返轨后自动改变车头和轨道电路发送方向。

除URM模式外,其他所有的模式都有一个5m的退车限制,如果超过这个限制,ATP将实施紧急制动。

2、列车驾驶模式转换

以上五种基本运行模式,在满足一定条件后可以相互转换。 (1)列车驾驶模式转换的规定

①ATC系统控制区域与非ATC系统控制区域的分界处,应设驾驶模式转换区(或称转换轨),转换区的信号设备应与正线信号设备一致。

②驾驶模式转换可采用人工方式或自动方式,并应予以记录。当采用人工方式时,其转换区域的长度宜大于一列车的长度。当采用自动方式时,应根据ATC系统的性能特点确定转换区域的设置方式。

③ATC系统宜具有防止列车在驾驶模式转换区域末将驾驶模式转换至列车自动运行驾驶模式或列车自动防护驾驶模式,而错误进入ATC系统控制区域的能力。

④为保证行车安全,在ATC控制区域内使用限制模式或非限制模式时应有破铅封、记录或特殊控制指令授权等技术措施。

(2)各种驾驶模式间的切换 ①RM模式切换到SM模式

列车从非ATC系统控制区域进入ATC系统控制区域,就从RM改变为SM模式。只要满足如下条件:

列车经过了至少两个轨道电路的分界; 报文传输无误; 未设置PERM码位;

ATP轨旁设备没有发出紧急制动信号;

ATP车载设备的限速监控不会在SM模式启动紧急制动。 ②SM模式切换到ATO模式

满足以下条件,ATO开始指示灯就会亮,说明此时可以从SM切换到ATO模式; 当前轨道区段上没有停车点(安全/非安全); 所有车门都已关闭; 驾驶/制动拉杆处于零位置。

当司机按了ATO开始指示灯后,ATP车载设备就从SM改变为ATO模式。 ③ATO模式切换到SM模式

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在下列情况下ATP车载设备就从ATO模式切换到SM模式:

如果司机把驾驶/制动拉杆拉离零位置,或把主钥匙开关调到非向前状态; ATO控制列车停靠车站的停车点,当列车在车站停稳后; 如果列车停在区间,司机用车门许可控制按钮打开车门。 ④SM/ATO模式切换到RM模式

如果ATP车载设备启动紧急制动,无须操作就自动地从SM/ATO模式改变为RM模式。如果司机还想继续前行,那么他就必须在列车停稳之后按RM按钮。

如果列车已经停稳,而司机按了RM按钮,就从SM/ATO模式切换到RM模式。如果切换到SM模式的所有先决条件都已满足,那么就马上转回SM模式。

在车辆段入口处,司机或ATO控制列车停靠在停车点上。如果满足以下条件:列车已停稳、已设置了结束点(END码位),驾驶室的显示屏上就会显示指示,司机就可以按RM按钮。按了RM按钮之后,就从SM/ATO模式切换到RM模式。

⑤SM模式切换到AR模式

满足以下条件,就从SM模式切换到AR模式: ATP车载设备从ATP轨旁设备接收DTRO状态的信息; ATP车载设备间的通信良好。 ⑥AR模式切换到SM模式

满足以下条件,ATP车载设备就从AR模式切换到SM模式: ATP车载设备间的列车监控的改变是成功的; 司机打开驾驶室。 ⑦AR模式切换到RM模式

如果ATP车载设备启动了紧急制动,无须司机的另外操作,就会自动从AR模式切到RM模式。如果司机想继续前行,那么他必须在列车停稳后按RM按钮。

如果列车停稳后,司机按了RM按钮,就会从AR模式切换到RM模式。如果切换到SM模式的前提条件都满足了,就马上切换到SM模式。

⑧RM模式切换到关断模式(URM模式)

只有当ATP故障,才会降级至关断模式,列车会自动停车。司机操作密封安全开关至关断模式。这种模式的转换将被车载计数器记录。这个转换程序同样适用于ATO模式、SM模式至关断模式。此时列车的运行安全由司机承担全部责任。

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3.2 道岔故障

3.2.1道岔故障分类

1、正线道岔故障

正线道岔发生故障,正常的进路无法实现,区间车站必然引起堵塞,此时列车运行转为线路堵塞模式,采用临时交路运行模式。

2、折返线道岔故障

如北京地铁的终点折返站奥体中心站和迈皋桥站均有两条折返进路,如果道岔故障引起一条折返进路不能实现时,可以利用另一条进路进行列车折返,以维持全线列车运行。如果由于道岔故障两个进路均不能办理列车折返时,列车将采用线路堵塞模式运行

3.2.2 道岔故障时的行车组织办法

1、道岔故障时的处理原则

(1)进入现场检查道岔时应确认道岔各部件良好;道岔尖轨与基本轨间是否有无卡异物;道岔滑床板有无异物卡住。

(2)确认道岔非机械故障,应人工排列列车进路接发列车;手摇道岔必须严格遵守“六步曲”。

(3)一条进路上有多付道岔,摇岔人员仅对故障道岔按照规定进行处理。其它正常道岔不需作任何处理,但可与行调确认开通位置。

(4)按照“先通后复”原则,值站负责现场指挥没有得到行调允许,现场不得进行影响行车的抢修作业。

2、道岔故障时的处理要点

(1)值站及有关摇岔人员听到故障报警后应立即赶到车控室查明故障情况,了解有关进路安排;

(2)清点摇岔工具,穿戴好防护用品到指定定地点待命(尽可能接近下轨行区的位置),途中应与行调取得联系;

(3)如需到现场检查确认,经行调同意,打开隧道灯,进入现场;在保证安全的前提下,走行速度可适当加快;

(4)检查完毕后,及时向行调汇报有关情况;

(5)需要时,按行调命令人工排列列车进路;摇岔人员既要分工明确,又要协助配合默契。如“一看”与设红闪灯可同步进行;“二开”与检查准备钩锁器可同步进行;“三摇”与准备钩锁器(含锁具)可同步进行,但两人应相互确认摇岔方向是否正确并共同确认尖轨密贴;“四确认”必须两人共同确认故障道岔及列车进路开通

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[15]

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正确;“五加锁”与撤除红闪灯可同步进行;“六汇报”两人必须确认线路出清安全。

(6)如故障影响列车运行交路车站需停止服务清客关站时,按《车站清客程序》执行。

3.3 火灾

地铁的地下部分仅有车站的出入口、隧道口与外界相通,是一个半封闭空间,此空间狭小而且人员和设备又高度密集,所以一旦发生火灾事故,易产生高温气浪和浓烟毒气,造成人员伤亡及严重的经济损失。因此,当地下车站、地下区间隧道、列车及设备发生火灾时,必须按事先的安排,采取有效措施,快速准确地进行处理。

地铁火灾分为车站火灾、隧道火灾和列车火灾,当这些部位发生火灾时,系统的运行模式包括以下几个方面:乘客的组织模式;列车运行的组织模式;通风/排烟系统的运行模式;其它设备的运行模式。

3.3.1 地下车站火灾

地下车站火灾分为站厅层火灾和站台层火灾,两部位火灾的处理模式为: 1、地下车站站厅火灾 (1)车站乘客的组织模式

当站厅发生火灾时,车站应组织站厅的乘客迅速从出入口上到地面,而处在站台区域的乘客则留在原处,由行车调度员安排后续列车将他们接走。

(2)列车运行的组织模式

控制中心组织已经进入火灾车站的列车不停车越过该车站,并安排后续列车在前一个车站清客,然后进入火灾车站停车,将站台上的乘客接走。为保证乘客和车辆设备的安全,全线将在短时间停止运行,待特定列车将乘客疏散完毕,确认该站可以通过时,再以跳站方式恢复列车运行。

(3)通风/排烟系统的运行模式

环控调度员,将环控设备转至站厅火灾运行模式。 (4)其它设备运行模式

其它设备系统,供电系统、收费系统、给排水系统等根据具体情况采取相应的模式。

2、地下车站站台火灾 (1)车站乘客的组织模式

当站台发生火灾时,车站应组织站内所有的乘客迅速通过站厅和出入口上到地面。如果此时正好有列车停站,通过广播通知乘客停止下车,关闭车门。

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(2)列车运行的组织模式

控制中心组织对于已经进入火灾车站的列车不停车越过该站;未进入火灾车站的列车立即停车;对于已经停站的列车终止停站,提前发车。全线暂时停止运行,待确认情况后,再确定以跳站方式或临时交路方式恢复列车运行。

(3)通风/排烟系统的运行模式

环控调度员,将环控设备转至站台火灾运行模式。 (4)其它设备运行模式

其它设备系统,供电系统、收费系统、给排水系统等根据具体情况采取相应的模式。

3.3.2 列车火灾

列车发生火灾,有两种情况:一种是列车可以继续运行到前方,另一种是在区间立即停车

[16]

当列车还可以继续运行到下一个车站时火灾的处理模式:

列车停车后,打开车门,让乘客尽快下车并迅速离开站台,站台上的乘客也迅速经站厅疏散,其它运行模式均与站台火灾模式相同。

当列车发生火灾必须在区间停车时 1、列车运行组织模式

司机立即向控制中心报告火灾情况。行车调度员命令全线列车暂时停车运行,控制中心组织救援,尽快疏通区间,待控制中心确认火灾事故消除后,恢复运行。

2、通风/排烟系统运行模式

中心环调将环控设备转换至隧道火灾运行模式。 3、乘客组织模式

列车停车后,由司机组织乘客下车,指示乘客沿区间逆风方向进入车站。

3.3.3区间隧道火灾列车运行组织模式

当列车已经进入火灾区域,无法在火灾区域前停车的情况下,司机应操作列车冲过火灾区域。当列车刚离开车站,发现前方区间发生火灾时,列车应立即停车,并在控制中心的指挥下退回车站。隧道发生火灾时,全线列车将暂时停止运行,待控制中心确认情况后再决定采用相应的运行模式。

1、通风/排烟系统运行模式:通风/排烟系统在此情况下转换为隧道火灾运行模式,保证乘客安全撤离。

2、系统其它设备运行模式:地下区段的其它设备系统,包括供电系统、通信

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信号系统、自动售检票系统、给排水系统等根据具体情况采取相应的模式,阻止火灾的扩散。

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第4章 基于MAS的列车运行调整模型

在正常条件下,列车应严格按列车计划运行图运行,但由于存在许多随机因素的干扰,列车运行又难免偏离计划运行图,尤其是城市轨道交通列车密度较高,一列列车的晚点往往会波及到其他列车的正常运行,有时影响幅度还很大,需要调整很长时间才能恢复正常。列车运行调整的约束条件、优化目标很多,直接求解将十分复杂,甚至不可行。列车运行调整问题不仅具有多目标性,而且还具有大系统特性,在解决列车运行调整工作问题时,所建立的模型一般都是NP(Non-deterministic Polynomial)完全问题,只能采用启发式算法求解。随着以分布式问题求解与多智能体系统(MAS)为代表的分布式人工智能技术的出现,为人们研究大规模复杂系统提供了新的手段

[17]

城市轨道的站间距短、线路上运行的列车种类单一,列车运行具有小编组、高密度、追踪间隔短、客流变化随机且变化幅度大等特点,这就要求城市轨道具备相当的自动化控制水平。传统的调度指挥模式是调度任务完全由调度员制定,这样的单一决策不利于调整任务的快速、有效制定。利用Agent技术和MAs系统将列车和资源(轨道、线路区段、车站等)分别抽象为Agent模型,每一个Agent模型具有相应的调整策略和“权利”,使运行调整系统从单一决策到“集体”决策转变,实现调度员决策权力的分散,形成若干“虚拟”的决策主体,每个决策主体可以进行一部分决策,形成子方案,子方案通过主体间的相互“沟通”形成整体方案,实现原来调度员的功能。

4.1调整策略

Agent进行推理决策的主要依据是目标集,即追求自身利益的最大化,达到最好的优化目标。而对于不同的Agent来讲,各个利益最大化的概念是不同的。列车Agent在不与其它Agent交互时,最大的利益是使列车的实际运行图贴近计划运行图,减少晚点时间;当列车Agent与其它Agent交互时,执行资源Agent或管理Agent的命令将获得更大的利益,因此,在协商过程中,当资源Agent对列车Agent有其它建议时,列车Agent要首先执行资源Agent的命令。而对于资源Agent和管理Agent来说,自身利益的最大化的体现是本区域内或全线内旅客候车时间的均匀性和公平性,即列车以均匀间隔运行。下面根据列车运行状态及晚点情况的不同,将运行调整分为全局调整和局部调整,分析晚点状态下系统的调整策略及Agent的推理协作。

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4.2局部调整策略与局部调整的Agent协作

4.2.1 局部调整策略

当列车运行出现较为严重的晚点或全线一半以上的列车晚点运行时,才需进行全局调整。一般情况下,列车多数为轻微晚点或中等晚点,只需进行局部调整。

当某一列车出现晚点时,首先会自动启动局部调整,由列车Agent和资源Agent之间相互协商,制定调整计划,管理Agent并不参与调整计划的制定。这样的处理机制可使列车在小范围晚点情况下迅速处理,提高系统的实时性。局部调整的策略:

1、改变区间运行时间

系统检测列车运行,主动地将预计到站时间跟列车的计划时刻表进行对比,若检测到列车出现晚点,会首先改变区间运行时间,这样对旅客候车以及上下车不会产生影响,不会影响旅客的乘车舒适度。改变的区间运行时间,这个值要受到区间最小运行时间的限制

[18]

2、改变停站时间

当只改变区间运行时间没有将晚点情况完全改变时,可根据实际客流量情况适当改变停站时间。停站时间的改变值受到车站最小停站时间的限制。以上操作重复进行,直至列车依照计划线运行。调整策略如图4.1所示:

图4.1局部调整策略

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4.2.2局部调整的Agent协作

基于以上的调整策略,分析各Agent之间的协作关系。将列车自动运行调整的过程抽象为多用户对资源的共享过程,列车如果要占用资源则需要向资源Agent预约,资源Agent根据实际情况来评价是否同意预约。具体的流程为:

1、列车Agent发出要约。当列车行驶时,列车Agent首先要判断运行状态,然后根据行车计划,预约即将占用的资源,向资源Agent发出要约,要约中包含占用的资源类型和时间等信息。要约分为两种情况:

(l)列车正常运行,列车Agent根据行车计划向资源Agent发出要约,申请占用资源的类型和时间

[19]

;

(2)列车运行出现晚点,列车Agent判断晚点情况,若属于轻微晚点,晚点时间小于M(判定是否轻微晚点的域值),推理决策模块会对这一情况自行调整,即在向资源进行要约时,主动改变停站时间或站间运行时间,但是调节的时间受列车最小停站时间,站间最小运行时间的约束。预约的流程图如图4.2所示:

图4.2列车Agent发出要约流程图

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2、资源Agent进行评价。资源Agent接收到列车Agent的要约申请后,对申请进行评价。评价的依据是计划运行图、当前资源的使用状态和预约情况,评价的结果有“同意”和“拒绝”两种情况,若同意分配资源,则向列车发出承诺,评价步骤为:

步骤1:判断资源的使用状态。如果要约申请的资源空闲转至步骤2;如果申请的资源此时被占用,则转至步骤3。

步骤2:判断资源是否被预约。如果要约申请的资源没有预约,则转至步骤4;如果要约申请的资源已经被预约,则转至步骤7。

步骤3:根据两列列车的行驶速度以及间隔距离,判断列车Agent申请资源的占用时刻,占用列车是否已出清区段并符合最小行车间隔约束条件,是则转至步骤4;否则转至步骤7。

步骤4:判断申请资源的列车Agent是否是否正常运行,正常运行则转至步骤6;否则转至步骤5。

步骤5:判断列车Agent的申请是否符合调整规则,即列车Agent的调整是否有效,是则转至步骤6;否则转至步骤7。

步骤6:资源Agent同意申请,发布承诺。 步骤7:资源Agent拒绝申请。

3、资源Agent的应答。在第(2)步骤中,如果评价结果为“同意”,则资源Agent向列车Agent发出承诺;如果评价结果为“拒绝”,则资源Agent根据整个区域内的列车运行情况和资源占用情况向列车Agent发出建议,建议列车占用的资源类型及时间。列车Agent根据资源的建议执行相应的操作。

4、如果新承诺与原要约相抵触,要向承诺原要约的列车Agent发送约定消息,以取消之前做出的承诺。列车Agent和资源Agent之间的协作流程如图4.3所示。

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图4.3列车运行调整Agent协作流程

4.3.全局调整策略与全局调整的Agent协作

4.3.1全局调整策略

在第一节中己阐述,管理Agent并不时刻参与局部调整,只有出现重大状况,实施全局调整时,管理Agent才参与调整,实施全局调整的触发条件为:

1、出现大范围晚点,线路土晚点列车数大于全线列车数的50%; 2、出现重大延迟,某列的晚点时间大于2min;

3、出现晚点传播,由于当前列车晚点时间较长,造成后续列车与其之间的间距过小,造成后续多辆列车晚点;

4、当出现上述情况时,实施全局调整,管理Agent参与一调整计划的制定,并且在Agent之间相互协调后,由管理Agent最终做出一调整决定。对于城市轨道交通来说,列车运行调整的最主要目标是使列车之问的间隔相等或相近,以减少旅客候车时间,提高旅客候车舒适度。下面重点介绍一下间隔列车调整策略

[20]

等间隔行车调整是在列车间提供一个相同的间距,调整的主要目的是使全线的列车尽快等间隔运行。下面以加车为例说明等间隔调整的策略。列车TO从车辆段进入正线后的情况如图4.4所示:

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图4.4 列车TO从车辆段进入正线

现在列车调整系统将检测到T10和TO之间、TO和TZI之间的行车间隔过短。这时可以使T21加速,使TO和 T10减速。列车 T10的减速会使 T10和 T11之间的间距变小,为保持行车间隔调整系统会使Tll减速。列车T12和T13也有相同的过程。如果T21加速,T21和T22之间的行车间隔将变的太短,为保持行车间隔调整会使T22加速来纠正这个问题,T22和T23之间也有相同的过程。调整过程如图4.5

图4.5等间隔调整示意图

直至整条线路上的列车都达到相同的列车间隔。调整结果如图4.6所示:

图4.6等间隔调整结果

在列车实现等间隔运行后,再逐步靠近计划运行图,使列车按图运行。上述方法都需调度员进行参与确认执行,系统会给出最优化的解决方案,供调度员参考,但是最终的调整策略由调度员决定。

对于全局一调整还有一些比较常用的调整手段:计划图偏移,重新分配列车等,这里不一一赘述。

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4.3.2全局调整的Agent协作

全局调整时,管理Agent在决策中起主要作用。管理Agent收到列车Agent和资源Agent相互协商的结果,根据全线列车、资源状态以及知识库和目标集进行推理决策,将决策结果发送给资源Agent和列车Agent。全局调整的协作流程为:

1、管理Agent判断是否启动全局调整

[21]

首先管理Agent通过通信模块从资源Agent和列车Agent获得外部环境的动态信息,检测全线列车的运行状态,根据上述的全局调整触发条件,判断是否启动全局调整。全局调整启动流程如图4.7所示:

图4.7管理Agent启动全局调整流程图

2、管理Agent下达全局调整命令

当系统检测到需进行全局调整时,管理Agent向其他Agent下达全局调整命令,这时资源Agent和列车Agent协商得到的调整计划不能被列车Agent直接执行,需要报告给管理Agent。

3、资源Agent报告协商结果

在全局调整时,列车Agent和资源Ageni之间的预约交互依然进行,资源Agent统筹管辖区域内的列车Agent,形成调整计划并报告给管理Agent。

4、个局Agent决策输出

管理Agent对收到的调整计划进行汇总,根据线路状态、列车运行状态、优化

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目标、调整策略等对得到的调整计划进行评价:若某一区域的列车状态较好,且调整计一划符合管理Agent的一调整策略,则同意资源Agent的调整计划,下达“同意”命令;若某一区域的调整计划与管理Agent的决策相冲突,则管理Agent给出调整建议,下达命令。

5、列车Agent动作执行

资源Agent检测线路、设备状态,判断获得的调整命令应执行的动作是否满足联锁条件,若满足则列车Agent执行动作;否则向管理Agent报告信息。

全局调整的协作流程如图4.8所示:

图4.8 全局调整Agent协作流程

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/43n7.html

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